JPH11304486A - Surveying device using wide area positioning system - Google Patents

Surveying device using wide area positioning system

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JPH11304486A
JPH11304486A JP11582298A JP11582298A JPH11304486A JP H11304486 A JPH11304486 A JP H11304486A JP 11582298 A JP11582298 A JP 11582298A JP 11582298 A JP11582298 A JP 11582298A JP H11304486 A JPH11304486 A JP H11304486A
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JP
Japan
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antenna
measured
support
data
inclination
Prior art date
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Pending
Application number
JP11582298A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Kurodai
昌弘 黒台
Masao Kinoshita
正生 木下
Toshio Takitani
俊夫 滝谷
Yukihiro Terada
幸博 寺田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hazama Corp
Hitachi Zosen Corp
Original Assignee
Hazama Gumi Ltd
Hitachi Zosen Corp
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Publication date
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Priority to JP11582298A priority Critical patent/JPH11304486A/en
Publication of JPH11304486A publication Critical patent/JPH11304486A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surveying device which uses a wide area positioning system, capable of accurately determining the three-dimensional coordinates of the bottom of the sea even if a depth sounder machine is tilted. SOLUTION: This device includes a GPS receiver 3 which measures an antenna reference position by receiving electric waves from a plurality of satellites by use of an antenna 1 installed at the upper end of support 1A, a transceiver 12 installed at the underwater lower end of the support 1A of the antenna to measure the depth of water, an inclinometer 4 for measuring the inclination of the support 1A of the antenna, and a data processing device 6 which corrects, using the amount of inclination of the antenna measured by the inclinometer 4, the depth of the water measured by a sounder machine main body 13, only when the antenna inclination angle measured by the inclinometer 4 is greater than half the orientation angle of a sounder machine 12, and which determines the position of the plane of the bottom of the sea at the corrected depth of the water from the amount of inclination of the antenna and the antenna reference position to determine the three-dimensional coordinates of the bottom of the sea. This constitution can provide accurate three-dimensional coordinates of the bottom of the sea even if the transceiver 12 is greatly tilted.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、海洋土木分野にお
ける広域測位システムを使用した海底地形の測量装置に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for surveying seabed topography using a wide-area positioning system in the field of marine civil engineering.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より海底地形測量は、広域測位シス
テム(global positioning system)(以下、GPS
と略す)を使用して位置(水平面座標)測定行うととも
に、測深機により水深を測定し、さらに潮位変化、うね
りに対処するため、GPSを使用して潮位計測を行い、
うねりの上下動を検出して0m高さを求め、水深を補正
して正確な水深を求めて、海底の3次元座標を求めてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, seafloor topographic surveying has been performed by a global positioning system (hereinafter referred to as GPS).
Abbreviated as above) to measure the position (horizontal coordinate), measure the water depth with a sounding device, and measure the tide level using GPS to deal with tide level changes and swells.
The vertical movement of the swell is detected to obtain a height of 0 m, the water depth is corrected to obtain an accurate water depth, and the three-dimensional coordinates of the seabed are obtained.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】水深の測量は、直下方
向に行うのが原則であるが、波浪の影響などにより測深
機が傾斜し、斜め方向に測量した場合、水深の誤差が大
きくなる。また、普通は測深された海底の平面位置を直
接測定する手段はないため、測量船すなわち測深機の平
面座標と一致しているとするが、斜め方向に測深してい
るため、この2つの平面位置は一致せず誤差になる。
The measurement of the water depth is basically performed in the direction directly below. However, when the sounding device is inclined due to the influence of waves or the like and the measurement is performed in an oblique direction, the error in the water depth becomes large. Also, since there is usually no means for directly measuring the plane position of the seafloor measured, it is assumed that it coincides with the plane coordinates of the surveying ship, that is, the sounding device. Positions do not match, resulting in an error.

【0004】水深が比較的浅い場合は、これら誤差は相
対的に小さいものであり、海洋土木測量に要求される精
度を特に補正することなく満足できるが、水深が深くな
ると、これら誤差が大きくなるため、精度を満足できな
くなった。
When the water depth is relatively shallow, these errors are relatively small, and the accuracy required for ocean civil engineering surveys can be satisfied without any particular correction. However, when the water depth becomes deep, these errors become large. Therefore, the accuracy could not be satisfied.

【0005】そこで本発明は、測深機が傾斜したときで
も、海底の3次元座標を正確に求めることができる広域
測位システムを使用した測量装置を提供することを目的
としたものである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a surveying device using a wide-area positioning system that can accurately determine the three-dimensional coordinates of the seabed even when the sounding device is tilted.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本第1発明の広域測位システムを使用した測量
装置は、支持体に設置されるアンテナにより複数の衛星
より電波を受信してこのアンテナ位置を測位する測位装
置と、前記アンテナの支持体の水面下に設置され、水深
を測定する測深機と、前記アンテナの支持体の傾斜を測
定する傾斜計と、前記傾斜計により測定されたアンテナ
傾斜量によって、前記測深機により測定された水深を補
正し、この補正した水深の海底面水平位置を前記アンテ
ナ傾斜量と前記測位装置により測位されたアンテナ位置
によって求め、海底の3次元座標を求めるデータ処理装
置とを設けたことを特徴とするものである。
In order to achieve the above-mentioned object, a surveying apparatus using the wide-area positioning system according to the first aspect of the present invention receives radio waves from a plurality of satellites via an antenna installed on a support. A positioning device that measures the position of the antenna, a sounding device that is installed below the surface of the support of the antenna and measures the water depth, an inclinometer that measures the inclination of the support of the antenna, and the inclinometer that is measured by the inclinometer The depth of the water measured by the sounding device is corrected by the amount of antenna inclination, and the horizontal position of the sea bottom at the corrected water depth is obtained from the amount of antenna inclination and the position of the antenna measured by the positioning device. And a data processing device for obtaining

【0007】上記本第1発明の構成により、アンテナ
(支持体)傾斜量によって測深機(送受波器)により測
定された水深が補正され、アンテナ傾斜量と測位装置に
より測位されたアンテナ位置によって、補正した水深の
海底面水平位置(2次元座標)が求められて、正確な海
底の3次元座標が得られ、この真値の軌跡により深浅が
測量される。
According to the configuration of the first aspect of the present invention, the water depth measured by the sounding device (transmitter / receiver) is corrected by the antenna (support) inclination amount, and the antenna inclination amount and the antenna position measured by the positioning device are determined according to the antenna inclination amount. The sea level horizontal position (two-dimensional coordinates) of the corrected water depth is obtained, and accurate three-dimensional coordinates of the sea bottom are obtained, and the depth is measured by the locus of the true value.

【0008】また本第2発明の広域測位システムを使用
した測量装置は、上記第1発明の広域測位システムを使
用した測量装置であって、データ処理装置は、傾斜計に
より測定されたアンテナ傾斜量が、測深機の指向角の2
分の1より大きいとき、前記測深機により測定された水
深を補正し、この補正した水深の海底面水平位置を前記
アンテナ傾斜量と前記測位装置により測位されたアンテ
ナ位置によって求めて、海底の3次元座標を求め、前記
アンテナ傾斜量が前記測深機の指向角の2分の1と同じ
か、小さいとき、このアンテナ傾斜量により前記測位装
置により測位されたアンテナ位置を補正して水深の海底
面水平位置を求め、海底の3次元座標を求めることを特
徴とするものである。
A surveying device using the wide-area positioning system according to the second invention is a surveying device using the wide-area positioning system according to the first invention, wherein the data processing device includes an antenna tilt amount measured by an inclinometer. Is the directivity angle of the sounding device
When the depth is larger than one-half, the water depth measured by the sounding device is corrected, and the horizontal position of the sea bottom at the corrected water depth is obtained from the antenna tilt amount and the antenna position measured by the positioning device, and the sea bottom 3 The dimensional coordinates are obtained, and when the antenna tilt amount is equal to or smaller than one half of the directivity angle of the sounding device, the antenna position measured by the positioning device is corrected based on the antenna tilt amount, and the seabed at the water depth is corrected. A horizontal position is obtained, and three-dimensional coordinates of the seabed are obtained.

【0009】測深機は、指向角の範囲で測深可能であ
り、この範囲の中で最も短い距離が測深される。したが
って、アンテナ傾斜角が、測深機の指向角の2分の1の
範囲に入っている場合、水深の補正を行う必要がない。
ただし、水深の海底面水平位置は補正が必要である。
The sounding device can measure the depth within the range of the directional angle, and the shortest distance in the range is measured. Therefore, when the antenna inclination angle falls within the range of half the directivity angle of the sounding device, it is not necessary to correct the water depth.
However, the horizontal position of the seabed at the depth needs to be corrected.

【0010】上記本第2発明の構成により、アンテナ傾
斜量が、測深機の指向角の2分の1より大きいとき、測
深機により測定された水深を補正し、この補正した水深
の海底面水平位置をアンテナ傾斜量と測位装置により測
位されたアンテナ位置によって求めることにより、不要
な補正を排除でき、精度の低下を避けることができる。
またアンテナ傾斜量が前記測深機の指向角の2分の1と
同じか、小さいとき、このアンテナ傾斜量により測位装
置により測位されたアンテナ位置を補正して水深の海底
面水平位置を求め、海底の3次元座標を求める。
According to the configuration of the second aspect of the invention, when the antenna tilt amount is larger than one half of the directivity angle of the sounding device, the water depth measured by the sounding device is corrected, and the corrected water depth at the sea bottom level is corrected. By determining the position based on the antenna tilt amount and the antenna position measured by the positioning device, unnecessary correction can be eliminated, and a decrease in accuracy can be avoided.
When the antenna tilt amount is equal to or smaller than one half of the directivity angle of the sounding device, the antenna position measured by the positioning device is corrected based on the antenna tilt amount to obtain the sea bottom horizontal position at the water depth, Is obtained.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は本発明の実施の形態におけ
る海底地形測量を行う広域測位システムを使用した測量
装置の構成図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a surveying device using a wide-area positioning system for performing seafloor topographic surveying in an embodiment of the present invention.

【0012】1は複数の衛星より電波を受信するアンテ
ナであり、アンテナ1はその支持体、たとえば支柱(ア
ンテナ支持棒)1Aの先端(上端)に設置され、この支
柱1Aは測量船2の重心の側面位置に垂直な形(鉛直方
向)に取り付けられている。またこのアンテナ1の支柱
1Aに、アンテナ1の支柱1Aの傾斜を、たとえば20m
s間隔で測定する傾斜計4が固定され、さらにこの支柱
1Aの下端(水面下)に、測深機の送受波器(測深セン
サ)12が取付けられている。なお、アンテナ1の支柱1
Aは測量船2から離して浮遊させることも可能である。
Reference numeral 1 denotes an antenna for receiving radio waves from a plurality of satellites. The antenna 1 is installed on a support body thereof, for example, a tip (upper end) of a support (antenna support rod) 1A, and the support 1A is a center of gravity of the survey ship 2. It is mounted vertically (in the vertical direction) on the side surface of the. Also, the support 1A of the antenna 1 has an inclination of, for example, 20 m.
An inclinometer 4 for measuring at intervals of s is fixed, and a transducer (sounding sensor) 12 of a sounding device is attached to the lower end (below the water surface) of the support 1A. The support 1 of the antenna 1
A can be floated away from the survey boat 2.

【0013】上記測量船2内には、アンテナ1に接続さ
れ複数(たとえば8個)の衛星より、たとえば1s間隔
で電波を受信してアンテナ位置{3次元座標(X,Y,
Z)}(以下、GPSデータと称す)を測位するGPS
受信機(測位装置)3と、GPS受信機3により測位さ
れたGPSデータを伝送するGPS情報伝送器5と、後
述するマイクロコンピュータからなるデータ処理装置6
と、このデータ処理装置6により処理されたデータを記
憶するデータファイル7と、データ処理装置6に接続さ
れたCRT8、キーボード9およびプリンタ10と、送受
波器(測深センサ)12に接続され、水深を音波反射法な
どにより測定する測深機(本体)13が設けられている。
In the survey vessel 2, radio waves are received at intervals of, for example, 1 s from a plurality of (for example, 8) satellites connected to the antenna 1 and the antenna position divided by the three-dimensional coordinates (X, Y,
Z) GPS positioning (hereinafter referred to as GPS data)
A receiver (positioning device) 3, a GPS information transmitter 5 for transmitting GPS data measured by the GPS receiver 3, and a data processing device 6 including a microcomputer described later.
A data file 7 for storing data processed by the data processing device 6, a CRT 8, a keyboard 9 and a printer 10 connected to the data processing device 6, and a transducer (sounding sensor) 12, Sounding device (main body) 13 for measuring the depth by a sound wave reflection method or the like is provided.

【0014】上記傾斜計4は、アンテナ1の支柱1Aの
傾斜角、すなわち図5に示す、測量船2のロール角θと
ピッチ角φを検出している。また上記測深機の送受波器
(測深センサ)12は、図4に示す指向角(検出広がり角
度)2ψの円錐形の計測範囲で測深可能であり、測深機
13はこの範囲の中で最も短い距離Dを測深する。なお、
指向角2ψは、単に測深機が測深できる指向角ではな
く、使用状況に応じて選択された、使用に耐えうる指向
角である。
The inclinometer 4 detects the inclination angle of the column 1A of the antenna 1, that is, the roll angle θ and the pitch angle φ of the survey ship 2 shown in FIG. The transducer (sounding sensor) 12 of the above sounder can measure the sound in a cone-shaped measuring range with a directional angle (detection spread angle) of 2 ° shown in FIG.
13 measures the shortest distance D in this range. In addition,
The directional angle 2 ° is not merely a directional angle that can be measured by a sounding device, but a directional angle that can be used and is selected according to a use situation.

【0015】上記データ処理装置6の動作を図2のフロ
ーチャートにしたがって説明する。まず、初期条件(測
量条件、アンテナ1の高さなど)が対話形式などにより
CRT8およびキーボード9を使用して入力されると
(ステップ−A1)、データファイル7へ記憶し(ステ
ップ−A2)、キーボード9から測定開始信号を入力す
ると(測量船2の移動開始を条件としてもよい)(ステ
ップ−A3)、傾斜計4により測定されたアンテナ傾斜
量データ(ロール角θとピッチ角φ)と、GPS受信機
3により測位されたGPSデータと、測深機13により測
定された測深データを入力し(ステップ−A4)、これ
らアンテナ傾斜量データとGPSデータと測深データの
収集時刻を整合させ(ステップ−A5)、整合させたア
ンテナ傾斜量データとGPSデータと測深データをデー
タファイル7へ記憶する(ステップ−A6)。
The operation of the data processing device 6 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, when initial conditions (survey conditions, height of the antenna 1, etc.) are input in an interactive manner using the CRT 8 and the keyboard 9 (step-A1), they are stored in the data file 7 (step-A2). When a measurement start signal is input from the keyboard 9 (the start of the movement of the survey ship 2 may be used as a condition) (step-A3), the antenna inclination amount data (roll angle θ and pitch angle φ) measured by the inclinometer 4; The GPS data measured by the GPS receiver 3 and the sounding data measured by the sounding device 13 are input (step-A4), and the antenna tilt amount data, the GPS data and the sounding data collecting time are matched (step-A4). A5) The matched antenna tilt amount data, GPS data and sounding data are stored in the data file 7 (step-A6).

【0016】ステップ−A4〜ステップ−A6は繰り返
し実行され、アンテナ傾斜量データとGPSデータと測
深データが収集される。そして、キーボード9から測定
終了信号を入力すると(測量船2の停止を条件としても
よい)(ステップ−A7)、測定を終了し、続いてキー
ボード9からデータ出力指令信号を入力すると(ステッ
プ−A8)、データファイル7に記憶された上記初期条
件を呼出す(ステップ−A9)。
Step-A4 to Step-A6 are repeatedly executed to collect antenna tilt amount data, GPS data and sounding data. When a measurement end signal is input from the keyboard 9 (the stop of the survey vessel 2 may be a condition) (step-A7), the measurement is ended, and then a data output command signal is input from the keyboard 9 (step-A8). ), And calls the initial conditions stored in the data file 7 (step-A9).

【0017】次に、データファイル7へ記憶したアンテ
ナ傾斜量データとGPSデータと測深データを順に呼び
出し(ステップ−A10)、アンテナ傾斜量データのロー
ル角θまたはピッチ角φが、送受波器12の指向角の2分
の1の角度(以下、送受波器半値角ψと称す)より大き
いかどうかを判断し(ステップ−A11)、ロール角θま
たはピッチ角φが送受波器半値角ψより大きいとき、ア
ンテナ傾斜量データ(ロール角θまたはピッチ角φ)に
よりGPSデータと測深データを補正して海底の3次元
座標を求め(ステップ−A12)、データファイル7へ記
憶する(ステップ−A13)。ステップ−A11において、
ロール角θおよびピッチ角φが送受波器半値角ψ以下で
あると判断されると、呼び出したGPSデータのみを補
正して海底の3次元座標を求めて(ステップ−A14)、
データファイル7へ記憶する。
Next, the antenna tilt amount data, GPS data and sounding data stored in the data file 7 are called in order (step-A10), and the roll angle θ or the pitch angle φ of the antenna tilt amount data is It is determined whether the roll angle θ or the pitch angle φ is greater than a half angle of the directivity angle (hereinafter referred to as a transducer half value angle ψ) (step-A11). At this time, the GPS data and the sounding data are corrected based on the antenna tilt amount data (roll angle θ or pitch angle φ) to obtain three-dimensional coordinates of the sea floor (step-A12) and stored in the data file 7 (step-A13). In step A11,
When it is determined that the roll angle θ and the pitch angle φ are equal to or smaller than the half-value angle 送 of the transducer, only the called GPS data is corrected to obtain three-dimensional coordinates of the sea floor (step-A14).
The data is stored in the data file 7.

【0018】ステップ−A10〜ステップ−A14は繰り返
し実行されて、正確な海底の3次元座標が連続して得ら
れる。そして、全てのデータが得られると(ステップ−
A15)、所定のフォーマットに海底の3次元座標を整形
し(ステップ−A16)、プリンタ10へ出力し(ステップ
−A17)、終了する。
Step-A10 to Step-A14 are repeatedly executed, and accurate three-dimensional coordinates of the seabed are continuously obtained. When all the data is obtained (step-
A15), the three-dimensional coordinates of the seabed are shaped into a predetermined format (step-A16), output to the printer 10 (step-A17), and the process is terminated.

【0019】またデータ処理装置6は、キーボード9か
らの入力により、適宜データをCRT8へ出力する。上
記ステップ−A12における、θ−ψ>0、またはφ−ψ
>0のとき、すなわちアンテナ傾斜量が大きいとき、上
記アンテナ傾斜量データ(ロール角θとピッチ角φ)に
より、GPSデータ(X,Y,Z)と測深データDを補
正し、海底の3次元座標(X”,Y”,Z”)を求める
方法を図3〜図5にしたがって、詳細に説明する。
The data processing device 6 outputs data to the CRT 8 as appropriate according to the input from the keyboard 9. Θ−ψ> 0 or φ−ψ in step-A12.
When> 0, that is, when the antenna tilt amount is large, the GPS data (X, Y, Z) and sounding data D are corrected by the antenna tilt amount data (roll angle θ and pitch angle φ), and the three-dimensional A method for obtaining the coordinates (X ", Y", Z ") will be described in detail with reference to FIGS.

【0020】図4において、D’は送受波器12の位置を
基準とした補正後の水深、(X’,Y’,Z’)は送受
波器12の位置の3次元GPS座標、Lp はアンテナ1
の支柱1Aの水面からの長さ、Ls はアンテナ1の支
柱1Aの水面下の長さである。また、図5に示すよう
に、測量船2に固定された座標系をOxyz(原点が測
量船2の回転中心に固定され、xy面を水平な海面と
し、z軸がつねに鉛直方向を向き、y軸を水平面の測量
船2の進行方向とする座標系)とすると、アンテナ1の
支柱1Aを長さLp とLs に分ける位置Mの座標は
(b,0,0)である。アンテナ1と測深機の送受波器
12の座標はそれぞれ(b,0,Lp )および(b,
0,−Ls)である。bは測量船2の中心からx方向に
測ったアンテナ1の位置である。 ステップ−B1 アンテナ支持体1Aが傾斜したときの、Oxyz系にお
けるアンテナ1の支柱1Aの位置Mの座標を求める。ロ
ール角θ、ピッチ角φ、および上記x方向アンテナ1の
位置bから求められる。 ステップ−B2 アンテナ1の支柱1Aの位置Mの座標を原点とする、ア
ンテナ1と測深機の送受波器12の3次元座標をそれぞれ
求める。ロール角θ、ピッチ角φ、アンテナ1の支柱1
Aの水面からの長さLp 、およびアンテナ1の支柱1
Aの水面下の長さLsから求められる。 ステップ−B3 Oxyz系におけるアンテナ1の支柱1Aの位置Mの座
標に、アンテナ1の支柱1Aの位置Mの座標を原点とす
る、アンテナ1と測深機の送受波器12の3次元座標をそ
れぞれ加算して、Oxyz系におけるアンテナ1と測深
機の送受波器12の3次元座標を求める。 ステップ−B4 求めたOxyz系におけるアンテナ1と測深機の送受波
器12の3次元座標を、Oxyz系のy軸(船首方向)と
GPS座標系のY軸がなす角度で回転させる。 ステップ−B5 ステップ−B4で求めたアンテナ1の3次元座標は、G
PSデータ(X,Y,Z)と一致することから、ステッ
プ−B4で求めた測深機の送受波器12の3次元座標をG
PSのデータ(X’,Y’,Z’)に変換する。 ステップ−B6 測深機の送受波器12の位置を原点とするOxyz系にお
ける海底測定位置座標を求める。たとえば、座標x”と
x成分に対する深さは次のように求められる。
In FIG. 4, D 'is the corrected water depth based on the position of the transducer 12, (X', Y ', Z') is the three-dimensional GPS coordinate of the position of the transducer 12, and Lp is Antenna 1
Is the length of the support 1A from the water surface, and Ls is the length of the support 1A of the antenna 1 below the water surface. Also, as shown in FIG. 5, the coordinate system fixed to the survey ship 2 is Oxyz (the origin is fixed to the rotation center of the survey ship 2, the xy plane is a horizontal sea surface, and the z axis always points in the vertical direction. Assuming that the y-axis is a coordinate system in which the surveying vessel 2 travels in a horizontal plane), the coordinates of the position M at which the support 1A of the antenna 1 is divided into lengths Lp and Ls are (b, 0, 0). Antenna 1 and transducer for sounder
The coordinates of 12 are (b, 0, Lp) and (b,
0, -Ls). b is the position of the antenna 1 measured in the x direction from the center of the survey boat 2. Step-B1 The coordinates of the position M of the support 1A of the antenna 1 in the Oxyz system when the antenna support 1A is inclined are obtained. It is determined from the roll angle θ, the pitch angle φ, and the position b of the x-direction antenna 1. Step-B2: The three-dimensional coordinates of the antenna 1 and the transducer 12 of the sounding device are respectively determined with the coordinates of the position M of the support 1A of the antenna 1 as the origin. Roll angle θ, pitch angle φ, support column 1 of antenna 1
A length Lp from the water surface of A, and support 1 of antenna 1
It is determined from the length Ls under the water surface of A. Step-B3: The coordinates of the position M of the support 1A of the antenna 1 in the Oxyz system are added with the three-dimensional coordinates of the antenna 1 and the transducer 12 of the sounding device, respectively, using the coordinate of the position M of the support 1A of the antenna 1 as the origin. Then, the three-dimensional coordinates of the antenna 1 and the transducer 12 of the sounding device in the Oxyz system are obtained. Step-B4 The three-dimensional coordinates of the antenna 1 and the transducer 12 of the sounding device in the obtained Oxyz system are rotated by an angle formed by the y-axis (bow direction) of the Oxyz system and the Y-axis of the GPS coordinate system. Step-B5 The three-dimensional coordinates of the antenna 1 obtained in Step-B4 are G
Since the data coincides with the PS data (X, Y, Z), the three-dimensional coordinates of the transducer 12 of the sounder determined in step B4 are represented by G
The data is converted into PS data (X ′, Y ′, Z ′). Step-B6 Obtain the coordinates of the sea bottom measurement position in the Oxyz system with the position of the transducer 12 of the sounding device as the origin. For example, the depth for the coordinate x "and the x component is obtained as follows.

【0021】x”=−D’tan(θ−ψ) D’=Dcos(θ−ψ) この求めたOxyz系の座標をステップ−B4と同様
に、Oxyz系のy軸(船首方向)とGPS座標系のY
軸がなす角度で回転させる。 ステップ−B7 次に、ステップ−B5で求めたGPSデータによる測深
機の送受波器12の位置座標とステップ−B6で求めた海
底測定位置座標を加算して海底の3次元座標(X”,
Y”,Z”)を求める。
X ″ = − D ′ tan (θ−ψ) D ′ = Dcos (θ−ψ) The obtained coordinates of the Oxyz system are calculated in the same manner as in step B4, using the y axis (bow direction) of the Oxyz system and the GPS. Y of coordinate system
Rotate at the angle between the axes. Step-B7 Next, the position coordinates of the transducer 12 of the sounding device based on the GPS data obtained in step-B5 and the sea-bottom measurement position coordinates obtained in step-B6 are added, and the three-dimensional coordinates (X ",
Y ", Z").

【0022】また上記図2のステップ−A14における、
座標は下記のように求める。上記測深機の送受波器(測
深センサ)12は、指向角2ψの範囲で測深可能であり、
この範囲の中で最も浅い所が測深される。したがって、
ロール角θおよびピッチ角φが、送受波器半値角ψの範
囲に入っている場合、水深の補正を行う必要がない。
In step A14 of FIG.
The coordinates are obtained as follows. The transducer (sounding sensor) 12 of the above sounder can measure the sound in a range of a directional angle of 2 °.
The shallowest part of this range is measured. Therefore,
When the roll angle θ and the pitch angle φ are within the range of the transducer half-value angle ψ, it is not necessary to correct the water depth.

【0023】θ−ψ≦0、およびφ−ψ≦0のとき、す
なわちアンテナ傾斜量が小さいとき、D’=Dであり、
測深機の送受波器12の座標Z’にDを加算して座標Z”
を求める(Z”=Z’+D)。また上記ステップ−B5
のGPSデータによる測深機の送受波器12のXY座標を
海底測定位置のXY座標とする(X”=X’,Y”=
Y’)。
When θ-ψ ≦ 0 and φ-ψ ≦ 0, that is, when the antenna tilt amount is small, D ′ = D,
D is added to the coordinate Z 'of the transducer 12 of the sounder, and the coordinate Z "is obtained.
(Z ″ = Z ′ + D), and the above-described step −B5
The XY coordinates of the transducer 12 of the sounding device based on the GPS data of the above are set as the XY coordinates of the seafloor measurement position (X "= X ', Y" =
Y ').

【0024】このように、海底面のGPS座標(X”,
Y”,Z”)を、3次元座標のアンテナ傾斜量データ
(ロール角θとピッチ角φ)により、GPSデータと測
深データを補正して求めることにより、測深機の送受波
器12が大きく傾いても精度の高い海底面の座標を得るこ
とができ、深浅測量の精度を向上させることができる。
As described above, the GPS coordinates (X ″,
Y ", Z") is obtained by correcting the GPS data and the sounding data by using the antenna inclination amount data (roll angle θ and pitch angle φ) in three-dimensional coordinates, so that the transducer 12 of the sounding machine is greatly inclined. However, highly accurate coordinates of the sea floor can be obtained, and the accuracy of bathymetric survey can be improved.

【0025】なお、本実施の形態において、アンテナ1
の支柱1Aに直接傾斜計4を取付けているが、傾斜計4
はこの支柱1Aの傾斜を測定できるように取付ければよ
いことはいうまでもない。
In this embodiment, the antenna 1
The inclinometer 4 is directly attached to the support 1A of the
Needless to say, it is only necessary to mount so that the inclination of the support 1A can be measured.

【0026】またデータ処理装置6において、整合させ
たアンテナ傾斜量データとGPSデータと測深データを
一旦データファイル7へ記憶し、測定終了後、補正を行
っているが、整合させたアンテナ傾斜量データとGPS
データと測深データを得るとすぐに補正演算を行い、海
底の3次元座標を求めてデータファイル7へ記憶するよ
うにすることもできる。
In the data processor 6, the matched antenna tilt amount data, GPS data and sounding data are temporarily stored in the data file 7, and after the measurement is completed, correction is performed. And GPS
Immediately after the data and sounding data are obtained, a correction operation can be performed, and the three-dimensional coordinates of the seabed can be obtained and stored in the data file 7.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、アンテナ
傾斜量によって測深機(送受波器)により測定された水
深を補正し、アンテナ傾斜量と測位装置により測位され
たアンテナ位置によって、補正した水深の海底平面位置
(2次元座標)を求めることにより、すなわち3次元補
正を行うことにより、測深機が大きく傾いた場合にも精
度よく海底の3次元座標を得ることができ、深浅測量の
精度を向上させることができる。
As described above, according to the present invention, the water depth measured by a sounding device (transmitter / receiver) is corrected based on the antenna tilt amount, and the correction is performed based on the antenna tilt amount and the antenna position measured by the positioning device. By obtaining the seabed plane position (two-dimensional coordinates) of the measured water depth, that is, by performing three-dimensional correction, it is possible to obtain the three-dimensional coordinates of the seabed with high accuracy even when the sounding device is greatly inclined. Accuracy can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態における海底地形測量を行
う広域測位システムを使用した測量装置の構成図であ
る。
FIG. 1 is a configuration diagram of a surveying device using a wide-area positioning system for performing seafloor topographic surveying in an embodiment of the present invention.

【図2】同測定装置のデータ処理装置の動作を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation of a data processing device of the measurement device.

【図3】同測定装置のデータ処理装置の補正手順のフロ
ーチャートである。
FIG. 3 is a flowchart of a correction procedure of a data processing device of the measurement device.

【図4】同測定装置の補正方法を説明するための説明図
である。
FIG. 4 is an explanatory diagram for describing a correction method of the measurement device.

【図5】同測定装置の補正方法を説明するための説明図
である。
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a correction method of the measurement device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 アンテナ 1A アンテナ支柱 2 測量船 3 GPS受信機 4 傾斜計 5 GPS情報伝送器 6 データ処理装置 7 データファイル 8 CRT 9 キーボード 10 プリンタ 12 送受波器 13 測深機 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Antenna 1A Antenna support 2 Surveying ship 3 GPS receiver 4 Inclinometer 5 GPS information transmitter 6 Data processing device 7 Data file 8 CRT 9 Keyboard 10 Printer 12 Transceiver 13 Sounding machine

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木下 正生 大阪府大阪市住之江区南港北1丁目7番89 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 滝谷 俊夫 大阪府大阪市住之江区南港北1丁目7番89 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 寺田 幸博 大阪府大阪市住之江区南港北1丁目7番89 号 日立造船株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masao Kinoshita 1-7-89 Minami Kohoku, Suminoe-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Hitachi Zosen Corporation (72) Inventor Toshio Takiya 1 Minami-Kohoku, Suminoe-ku, Osaka-shi, Osaka Hitachi Zosen Co., Ltd. (72) Inventor Yukihiro Terada 1-7-89 Minami Kohoku, Suminoe-ku, Osaka-shi, Osaka

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 支持体に設置されるアンテナにより複数
の衛星より電波を受信してこのアンテナ位置を測位する
測位装置と、 前記アンテナの支持体の水面下に設置され、水深を測定
する測深機と、 前記アンテナの支持体の傾斜を測定する傾斜計と、 前記傾斜計により測定されたアンテナ傾斜量によって、
前記測深機により測定された水深を補正し、この補正し
た水深の海底面水平位置を前記アンテナ傾斜量と前記測
位装置により測位されたアンテナ位置によって求め、海
底の3次元座標を求めるデータ処理装置とを設けたこと
を特徴とする広域測位システムを使用した測量装置。
1. A positioning device that receives radio waves from a plurality of satellites by an antenna installed on a support and measures the position of the antenna, and a sounding device that is installed below the water surface of the support of the antenna and measures the water depth. And an inclinometer for measuring the inclination of the support of the antenna, and an antenna inclination amount measured by the inclinometer,
A data processing device that corrects the water depth measured by the sounding device, obtains the horizontal position of the sea bottom at the corrected water depth by the antenna tilt amount and the antenna position measured by the positioning device, and obtains three-dimensional coordinates of the seabed. A surveying device using a wide-area positioning system, comprising:
【請求項2】 データ処理装置は、 傾斜計により測定されたアンテナ傾斜量が、測深機の指
向角の2分の1より大きいとき、前記測深機により測定
された水深を補正し、この補正した水深の海底面水平位
置を前記アンテナ傾斜量と前記測位装置により測位され
たアンテナ位置によって求めて、海底の3次元座標を求
め、 前記アンテナ傾斜量が前記測深機の指向角の2分の1と
同じか、小さいとき、このアンテナ傾斜量により前記測
位装置により測位されたアンテナ位置を補正して水深の
海底面水平位置を求め、海底の3次元座標を求めること
を特徴とする請求項1記載の広域測位システムを使用し
た測量装置。
2. The data processor corrects the water depth measured by the sounding device when the amount of antenna inclination measured by the inclinometer is larger than one half of the directivity angle of the sounding device. The horizontal position of the sea floor at the depth of the water is determined by the antenna tilt amount and the antenna position measured by the positioning device, and the three-dimensional coordinate of the sea bottom is determined. The antenna tilt amount is set to one half of the directivity angle of the sounding device. 2. The apparatus according to claim 1, wherein when the distance is the same or smaller, the antenna position measured by the positioning device is corrected based on the amount of tilt of the antenna to obtain the horizontal position of the sea floor at the water depth, and the three-dimensional coordinates of the sea bottom are obtained. Surveying equipment using a wide-area positioning system.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2002001257A1 (en) * 2000-06-26 2002-01-03 Saab Ab Method for measuring water level
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